[發明專利]球型艙調諧型顆粒阻尼器

無效

• 申請號: 201310045502.1
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103114658A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 閆維明;王瑾;許維炳;張新發
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E01D19/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明涉及一種通過連接桿件與主體結構相連，可沿結構振動方向振動或擺動，具有多向質量調諧及摩擦碰撞耗能功能的顆粒阻尼器，屬于結構工程抗震與減震及抗風技術領域。

背景技術

近年來迅速發展的調諧質量阻尼器（TMD）或調諧液體阻尼器（TLD）減振控制技術以其對原結構改動小、施工簡單、減震效果顯著等特點而受到廣泛重視。調諧系統是在結構振動較大位置設置慣性質量或在附屬結構內部添加流動的液體，并通過彈簧系統和附加阻尼系統對結構的動位移或動加速度進行控制的減震控制系統。調諧質量阻尼器或調諧液體阻尼器的基本原理是利用子系統吸收、耗散主體結構的振動能量而使主體結構振動反應得到降低。

屬于被動控制裝置的調諧質量減振系統目前存在以下不足：首先，調諧質量系統需設置昂貴的阻尼器，不利于廣泛利用。其次，調諧質量系統一般會造成結構局部部位內力顯著增大從而需對結構或構件進行加固設計，進而增加了施工難度和施工費用。另外，調諧質量系統調諧頻帶窄，對主體結構往往僅提供一個局部的附加阻尼，對于結構遠離調諧系統的區域振動控制效果不佳。因此開發構造形式簡單、價格低廉、提供分布阻尼的調諧質量顆粒阻尼器具有重大的工程意義。

發明內容

為了解決傳統調諧質量阻尼器調諧頻帶窄，設置耗能阻尼器價格昂貴，安裝位置不靈活，僅提供給結構局部的附加阻尼，并可能造成結構的局部應力過大的問題，本發明提出了一種通過連接桿件與主體結構相連，可沿結構振動方向振動或擺動，具有多向質量調諧及摩擦碰撞耗能功能的顆粒阻尼器。本阻尼器構造簡單，占用空間小，布置位置靈活，為結構提供分布阻尼。在風或/和地震作用下，阻尼器可以通過連接件可分別沿主體結構兩振動方向振動，當外部激勵較小時，阻尼顆粒不與球型艙發生相對運動，通過附加質量調諧結構振動方向的振動；當外部激勵較大時，阻尼顆粒不僅通過附加質量調諧結構振動，同時可沿阻尼器球型艙壁在平衡位置附近振蕩調諧結構豎向振動，并通過阻尼顆粒間、阻尼顆粒與阻尼器腔體間的摩擦碰撞耗散能量。降低了由于設置昂貴阻尼器造成的不經濟及主體結構的損傷，顯著減小了結構振動保證結構安全。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

本發明的一種球型艙調諧型顆粒阻尼器，包括：阻尼器球型艙1、阻尼顆粒群2、豎向連接桿件3和水平連接桿件4，其特征在于，所述的阻尼顆粒群2單層均勻地安放于阻尼器球型艙1內、豎向連接桿件3的兩端分別與水平連接桿件4通過焊接或螺栓連接、阻尼器球型艙1與水平連接桿件4通過焊接、螺栓連接或鋼絲繩相連。

所述的球型艙調諧型顆粒阻尼器，阻尼顆粒群2可隨阻尼器球型艙1通過水平連接桿件4與豎向連接桿件3懸吊或支撐在建筑結構隔墻、梁式樓梯板下、樓面設備層、梁柱節點或橋梁結構箱梁、空心墩、索塔位置，沿結構振動方向振動或擺動。

所述的球型艙調諧型顆粒阻尼器，阻尼顆粒群2隨阻尼器球型艙1振動或擺動調諧結構頻率，并沿阻尼器球型艙1壁在平衡位置附近振蕩，通過阻尼顆粒間、阻尼顆粒與阻尼器腔體間的摩擦、碰撞耗散結構振動能量。

所述的球型艙調諧型顆粒阻尼器，所述的阻尼顆粒群2中的阻尼顆粒為球形顆粒，包括直徑為10mm～100mm的鋼球、玻璃球、混凝土球、鉛球、陶粒砂。

所述的球型艙調諧型顆粒阻尼器，阻尼器球型艙1為圓球型或橢球型，橢球型艙短軸半徑或圓球型艙半徑為阻尼顆粒群2半徑的5~20倍，橢球型艙長軸半徑為短軸半徑的1.1~3倍，阻尼器球型艙1的壁厚為阻尼顆粒群2半徑的1/10～1/3，阻尼器球型艙1個數1~3個，各個阻尼器球型艙1沿阻尼器高度方向通過豎向連接桿件3與水平連接桿件4均勻布置，上部球型艙底距下部球型艙頂面距離為50mm~500mm。

所述的球型艙調諧型顆粒阻尼器，阻尼顆粒群2單層均勻布置于阻尼器球型艙1內，各阻尼器球型艙1內的阻尼顆粒群2不應出現堆疊。

所述的球型艙調諧型顆粒阻尼器，豎向連接桿件3橫截面為圓形、矩形或工字型的型鋼，通過焊接或螺栓與相同截面和材料的水平連接桿件4連接，豎向連接桿件3的水平抗側剛度為1×10⁰kN/m~1×10⁴kN/m。

所述的球型艙調諧型顆粒阻尼器，所述的豎向連接桿件3通過焊接、鉸接或螺栓連接與結構預埋件相連。